Пневматическая гильотина – принцип работы, описание

Ножницы для разрезки металлических листов не относятся к числу стандартизированных видов кузнечно-штамповочного оборудования. Считается, что энергии сжатого воздуха не достаточно для выполнения операций деформирования листового проката. А под бытующим обозначением «Пневматические гильотины»  скрываются обычные механические ножницы, в системе включения которых присутствует пневмофрикционная муфта. Вместе с тем конструкции пневматических прессов весьма разнообразны, и включают в себя рамные и двухстоечные агрегаты, в том числе и с большим столом.

Похожие статьи:

• Пресс-ножницы для металлолома

• Гидравлические ножницы (навесные)

Возможности сжатого воздуха как энергоносителя в приводе

Преимущественной схемой резки листа на ножницах является резка наклонными ножами. При этом внедрение инструмента в металл происходит не одновременно по всей длине или ширине реза, а постепенно. Требуемые значение хода ножевой балки при этом увеличивается, зато технологическое усилие заметно снижается.

Видео – как работают пневматические гильотинные ножницы

Угол наклона ножей измеряется в пределах 1,5…10⁰, причём с увеличением угла   усилие снижается, поэтому инструменты с увеличенными углами наклона обычно устанавливают на более мощное оборудование. Угол наклона не должен быть больше 13⁰ (угла трения), поскольку в этом случае происходит выталкивание разрезаемой заготовки из-под ножей. Причём при наличии прижима лист будет изгибаться, а не разделяться.

Сжатый воздух, имея значительно меньшую ( в сравнении в маслом или ионной гидравлической рабочей жидкостью) плотность не может создавать высокие давления. Однако является ли это препятствием для применения пневмопривода в гильотинных ножницах?

В соответствии с действующим ГОСТ 6240, основными параметрами пневмоцилиндров являются:

1. Диапазон реализуемых значений рабочего хода.
2. Максимальное давление.
3. Диаметр поршня цилиндра.
4. Конструктивное исполнение цилиндра.

При этом максимальным значением рабочего плунжера может быть 800 мм (при размерном ряде, пригодном для использования в приводе ножниц 160, 250,  320, 400мм; остальные типоразмеры достаточно габаритны, и в схеме ножниц использованы быть не могут).

Соответственно, диапазон рабочих ходов штока, что может быть использовано в конструкции рассматриваемого оборудования, также весьма различен: от 4 до 80 мм.

Двухсторонние пневмоцилиндры по ГОСТ 15608 выпускаются для максимальных давлений, значения которых, в зависимости, от соотношения размеров поршня и штока, могут быть выбраны по следующей таблице:

Примечание. В таблице приведены только такие размеры поршней и штоков, которые могут быть установлены в пневматических приводах ножниц для резки листа.

Таким образом, при наличии двух пневматических цилиндров (а их никак не может быть меньше, учитывая неодновременность производства реза и длину ножевой балки оборудования) с учётом коэффициента потерь воздуха  в пневмосистеме управления результирующее усилие резки может находиться в пределах 1220…5900 кг (12,2…59 кН).

Много ли это или мало?

Рассчитаем для сопоставления усилие резки стального листа шириной 1000 мм при толщине листа 1,6 мм. Материалом листовой заготовки примём сталь 10кп, предел прочности которой на срез  τ₀ составляет 300 МПа.

Расчётное усилие резки с применением наклонных ножей находится по формуле

                                        P = 0,5×s²×τ₀ /tgφ,

где:

s – толщина разделяемого материала, мм

φ – угол наклона ножей, град.

Примем угол наклона ножей  φ = 5⁰, тогда  tgφ = 0,075 и Р =  0,5×1,6²×300 /0,075 = 5120 (Н) = 5,12 кН.

Отсюда следует, что резка тонколистового стального проката на гильотинных ножницах, оснащённых пневматическим приводом, вполне возможна даже при сравнительно негабаритных пневматических цилиндрах.

Схема и конструкция пневматических листовых ножниц

Основными узлами рассматриваемого оборудования являются:

1. Два пневмоцилиндра, которые размещаются на станине ножниц, с тыльной стороны ножевой балки.
2. Приводная тяга, обеспечивающая передачу усилия от пневмоцилиндра на ножевую балку.
3. Плунжеры привода, жёстко прикреплённые к ножевой балке.
4. Ножевая балка с установленными в соответствующих посадочных местах подвижными наклонными ножами.
5. Рабочий стол с пазом для захода ножей.
6. Задний/передний упор.
7. Пружинный механизм прижима листа.
8. Пневмораспределитель.
9. Станина.
10. Система включения (педальная).

Источником выработки сжатого воздуха для одной пневматической гильотины может быть обычный передвижной компрессор с ресивером объёмом 400…500 л. Мощность привода такого оборудования (например, от  торговой марки Elitex) составляет 5.5 кВт, при максимально допустимом давлении 10 ат, и расходе воздуха до 850 л/мин.

Мобильного компрессора будет вполне достаточно

Во избежание повышенного шума при работе компрессоры обычно устанавливают либо в отдельном помещении, либо снабжают шумозащитными экранами.

Пневматические ножницы работают так. При включении компрессора сжатый воздух поступает в ресивер. При достижении требуемого давления включается воздухораспределитель, и энергоноситель поступает в рабочую магистраль  к пневмоцилиндрам. Ножевая балка в исходном положении находится вверху, что даёт возможность позиционирования листа по заднему или переднему упору ножниц. При нажатии на педаль происходит ход ножевой баки с прижимом листа к рабочей поверхности стола. На обратный ход оборудование может быть переключено вручную, по достижении заданной величины хода, либо автоматически. В последнем случае в схему вводятся концевые выключатели, контролирующие перемещение ножевой балки. Воздух при переключении поступает в нижнюю полость обеих рабочих цилиндров, после чего механизм прижима освобождает лист, а отрезанная заготовка  под действием собственного веса падает в тару, расположенную сзади пневматических ножниц. Лист передвигается на следующую позицию, и цикл повторяется.

Пневматические ножницы работают только на одиночных ходах, однако  при установке дополнительных узлов могут действовать и в полуавтоматическом цикле.

Эксплуатационные достоинства ножниц с пневмоприводом:

• Повышенная скорость резки, что положительно влияет на качество зоны разделения;

• Низкий уровень шума от самих ножниц;

• Простота системы управления.

Для качественной работы воздушные магистрали оборудуются очистными фильтрами.